Question

同一型號的兩個燈泡串聯在電路中會一樣亮嗎？小明在進行電學實驗時發現了有趣的現象．實驗時，小明將兩個型號為“12V 25W”的燈泡L₁和L₂接到12V電源上，組成如圖甲所示的電路并進行如下操作：
①首先，斷開開關S₁，閉合開關S₂，發現兩個燈泡一起變亮，亮度相同；
②接著，保持閉合開關S₂，再閉合開關S₁，發現燈泡L₁因短路而熄滅，燈泡L₂變得更亮；
③等到L₁熄滅一段時間后，又斷開開關S₁，發現L₂的亮度逐漸減弱，而L₁逐漸亮起來，過了一會兒兩個燈泡達到一樣的亮度．
為什么步驟③中會出現這種有趣的現象呢？小明猜想可能是因為燈泡兩端電壓變化后，造成燈絲電阻變化所致．為了檢驗自己的猜想是否正確，小明取其中一個燈泡，重新設計電路，將開關閉合后，測得了燈泡兩端的電壓和燈泡中的電流，實驗數據如下表所示．

U/V	0	1	2	4	6	8	10	11
I/A	0	0.71	0.94	1.27	1.55	1.80	2.03	2.14

（1）分析表中數據，判斷小燈泡兩端電壓變化后燈絲的電阻是否改變？如果燈絲電阻改變，其原因是什么？
（2）在操作③這個步驟中，為何開關S₁剛斷開時，L₁較暗而L₂較亮？請作出合理的解釋．
（3）在操作③這個步驟中，當兩個燈泡達到一樣的亮度后，電路消耗的總功率是多少？
（4）下圖中乙、丙兩個電路均可用來測量燈泡的電流和電壓值，小明為了證實自己的猜想，實驗時采用的應是乙、丙中哪一個電路，并簡述理由．

Answer 1

（1）利用歐姆定律，根據表中的數據，求出導體的阻值，發現導體的電阻在增大．原因是，當電壓增加時，電流隨之增大，燈絲的溫度升高，導致電阻變大．
（2）在操作③這個步驟中，由于燈L₂一直處于通電狀態，溫度較高，相應的電阻也較大．
當開關S₁斷開時，燈L₁與燈L₂串聯在電路中，開始時L_1的即時電阻比L₂的電阻小，故L₂分得的電壓相應也要大，根據公式P=UI，可以確定，此時的L₂的功率大于L₁的功率，所以此時亮燈的亮度不同：燈L₂與燈L₁要亮；
隨著通電時間的增加，最終兩燈電阻相等，亮度也說就相等了．
（3）當兩燈亮度相同時，它們的阻值相等，通過它們的電流相等，利用歐姆定律可以確定兩個燈泡兩端的電壓相等，即每個燈泡兩端的電壓為6V．結合上表中的數據，當燈泡兩端的電壓為6V時，燈絲的電流為1.55A．此時每個燈泡的功率：P=UI=6V×1.55A=9.3W．總功率為兩者之和即18.6W．
（4）分析乙丙兩個電路可以發現，乙電路中，燈泡與滑動變阻器的左端先并聯，再與右端串聯，滑片在移動時，不易直接判斷電壓表示數的變化情況，而丙圖中，燈泡與滑動變阻器直接串聯，滑動變阻器的調節可直接控制其兩端的電壓和電流大�。�所以丙圖更符合實驗要求，故選擇丙圖
故答案為：（1）改變；電壓增加時，電流隨之增大，溫度升高，導致電阻變大．
（2）在操作③這個步驟中，由于燈L₂一直處于通電狀態，溫度較高，相應的電阻也較大，當開關S₁斷開時，燈L₁與燈L₂串聯在電路中，開始時L₁的即時電阻比L₂的電阻小，故L₂分得的電壓相應也要大，隨著通電時間的增加，最終兩燈電阻相等，亮度也說就相等了．
（3）18.6W
（4）同上．